Pesquisadores estão desenvolvendo um raio trator da vida real, com o objetivo de retirar satélites obsoletos da órbita geoestacionária para aliviar o problema do lixo espacial.
Nos filmes de ficção científica, nada aumenta a tensão como a nave dos mocinhos sendo pega por um raio trator invisível que permite que os vilões os puxem lentamente. Mas o que antes era apenas um produto básico da ficção científica poderá em breve se tornar realidade.
Cientistas estão desenvolvendo um raio trator da vida real, apelidado de trator eletrostático. Este raio trator não sugaria pilotos de naves indefesos, entretanto. Em vez disso, usaria a atração eletrostática para empurrar com segurança o lixo espacial perigoso para fora da órbita da Terra.
Os riscos são elevados: com a indústria espacial comercial em expansão, prevê-se que o número de satélites na órbita da Terra aumente acentuadamente. Esta bonança de novos satélites acabará por se desgastar e transformar o espaço em torno da Terra num gigantesco ferro-velho de detritos que poderão colidir com naves espaciais em funcionamento, cair na Terra, poluir a nossa atmosfera com metais e obscurecer a nossa visão do cosmos. E, se não for controlado, o crescente problema do lixo espacial poderá prejudicar a crescente indústria da exploração espacial, alertam os especialistas.
A ciência está praticamente lá, mas o financiamento não.
O raio trator eletrostático poderia potencialmente aliviar esse problema, movendo com segurança satélites mortos para longe da órbita da Terra, onde eles flutuariam inofensivamente por toda a eternidade.
Embora o raio trator não resolva completamente o problema do lixo espacial, o conceito tem várias vantagens sobre outros métodos propostos de remoção de detritos espaciais, o que poderia torná-lo uma ferramenta valiosa para resolver o problema, disseram especialistas à WordsSideKick.com.
Um protótipo poderia custar milhões, e uma versão operacional em grande escala ainda mais. Mas se os obstáculos financeiros puderem ser superados, o raio trator poderá estar operacional dentro de uma década, dizem os seus construtores.
“A ciência está praticamente lá, mas o financiamento não”, disse a pesquisadora do projeto Kaylee Champion, estudante de doutorado no Departamento de Ciências da Engenharia Aeroespacial da Universidade do Colorado Boulder.
Evitando desastres
Os raios tratores retratados em “Star Wars” e “Star Trek” sugam naves espaciais por meio de gravidade artificial ou de um “campo de energia” ambíguo. Essa tecnologia provavelmente está além de qualquer coisa que os humanos jamais alcançarão. Mas o conceito inspirou Hanspeter Schaub, professor de engenharia aeroespacial na Universidade do Colorado Boulder, a conceituar uma versão mais realista.
Schaub teve a ideia pela primeira vez após a primeira grande colisão de satélites em 2009, quando um satélite de comunicações ativo, Iridium 33, colidiu com uma nave espacial militar russa extinta, Kosmos 2251, espalhando mais de 1.800 pedaços de detritos na órbita da Terra.
Após este desastre, Schaub quis ser capaz de evitar que isto acontecesse novamente. Para fazer isso, ele percebeu que seria possível tirar a espaçonave do perigo usando a atração entre objetos carregados positiva e negativamente para fazê-los “grudar” uns nos outros.
Na década seguinte, Schaub e colegas refinaram o conceito. Agora, eles esperam que um dia possa ser usado para mover satélites mortos para fora da órbita geoestacionária (GEO) – uma órbita ao redor do equador da Terra onde a velocidade de um objeto corresponde à rotação do planeta, fazendo parecer que o objeto está fixo acima de um certo ponto em Terra. Isso liberaria espaço para outros objetos no GEO, que é considerado um “imóvel de primeira linha” para satélites, disse Schaub.
Como funciona?
O trator eletrostático usaria uma espaçonave de serviço equipada com um canhão de elétrons que dispararia elétrons carregados negativamente em um satélite alvo morto, disse Champion ao Live Science. Os elétrons dariam ao alvo uma carga negativa, deixando o servidor com uma carga positiva. A atração eletrostática entre os dois os manteria unidos, apesar de estarem separados por 20 a 30 metros de espaço vazio, disse ela.
Uma vez que o prestador de serviço e o alvo estejam “grudados”, o prestador de serviços será capaz de tirar o alvo da órbita sem tocá-lo. Idealmente, o satélite extinto seria puxado para uma “órbita cemitério” mais distante da Terra, onde poderia flutuar com segurança para sempre, disse Champion.
A atração eletrostática entre as duas espaçonaves seria extremamente fraca, devido às limitações na tecnologia do canhão de elétrons e à distância pela qual as duas precisariam ser separadas para evitar colisões, disse o pesquisador do projeto Julian Hammerl, estudante de doutorado na Universidade do Colorado Boulder, ao Live Science. Portanto, o serviço teria que se mover muito lentamente e poderia levar mais de um mês para retirar totalmente um único satélite do GEO, acrescentou.
Isso está muito longe dos raios tratores do cinema, que são inevitáveis e rapidamente capturam suas presas. Esta é a “principal diferença entre ficção científica e realidade”, disse Hammerl.
Vantagens e limitações
O trator eletrostático teria uma grande vantagem sobre outros métodos propostos de remoção de lixo espacial, como arpões, redes gigantes e sistemas físicos de ancoragem: seria completamente sem contato.
“Você tem essas espaçonaves grandes e mortas, do tamanho de um ônibus escolar, girando muito rápido”, disse Hammerl. “Se você atirar um arpão, usar uma rede grande ou tentar atracar com eles, o contato físico pode danificar a espaçonave e você só estará piorando o problema [do lixo espacial].”
Os cientistas propuseram outros métodos sem toque, como o uso de ímãs poderosos, mas ímãs enormes são caros de produzir e provavelmente interfeririam nos controles de um técnico, disse Champion.
A principal limitação do trator eletrostático é a lentidão com que ele funciona. Mais de 550 satélites orbitam atualmente a Terra no GEO, mas espera-se que esse número aumente acentuadamente nas próximas décadas.
Se os satélites fossem movidos um de cada vez, um único trator eletrostático não acompanharia o número de satélites fora de operação. Outra limitação do trator eletrostático é que ele funcionaria muito lentamente para ser prático na remoção de pedaços menores de lixo espacial, de modo que não seria capaz de manter o GEO completamente livre de detritos.
O custo é o outro grande obstáculo. A equipe ainda não fez uma análise completa do custo do trator eletrostático, disse Schaub, mas provavelmente custaria dezenas de milhões de dólares. No entanto, uma vez que o serviço estivesse no espaço, seria relativamente rentável operá-lo, acrescentou.
Próximos passos
Os pesquisadores estão atualmente trabalhando em uma série de experimentos em sua máquina Laboratório de Carregamento Eletrostático para Interações entre Plasma e Nave Espacial (ECLIPS) na Universidade do Colorado Boulder. A câmara de vácuo metálica do tamanho de uma banheira, equipada com um canhão de elétrons, permite à equipe “fazer experimentos únicos que quase ninguém mais consegue fazer atualmente”, a fim de simular os efeitos de um trator eletrostático em menor escala, Hammerl disse.
Quando a equipe estiver pronta, o último e mais desafiante obstáculo será garantir o financiamento para a primeira missão, um processo que ainda não foi iniciado.
A maior parte do custo da missão viria da construção e lançamento do serviço. No entanto, o ideal seria que os investigadores lançassem dois satélites para os primeiros testes, um serviço de manutenção e um alvo que pudessem manobrar, o que lhes daria mais controle sobre as suas experiências, mas também duplicaria o custo.
Se eles conseguirem de alguma forma esse financiamento, um protótipo de raio trator poderá estar operacional em cerca de 10 anos, estimou a equipe anteriormente.
É viável?
Embora os raios tratores possam parecer uma quimera, os especialistas estão otimistas em relação à tecnologia.
“A tecnologia deles ainda está em estágio inicial”, disse John Crassidis, cientista aeroespacial da Universidade de Buffalo, em Nova York, que não está envolvido na pesquisa, por e-mail. “Mas estou bastante confiante de que funcionará.”
Remover o lixo espacial sem tocá-lo também seria muito mais seguro do que qualquer método alternativo atual, acrescentou Crassidis.
O trator eletrostático “deve ser capaz de produzir as forças necessárias para mover um satélite extinto” e “certamente tem um alto potencial para funcionar na prática”, disse Carolin Frueh, professora associada de aeronáutica e astronáutica na Universidade Purdue, em Indiana, ao Live Science. em um e-mail. “Mas ainda existem vários desafios de engenharia a serem resolvidos ao longo do caminho para torná-lo pronto para o mundo real.”
Os cientistas deveriam continuar a pesquisar outras soluções possíveis, disse Crassidis. Mesmo que a equipe da Universidade do Colorado Boulder não crie um “produto final” para remover satélites não funcionais, a sua investigação fornecerá um trampolim para outros cientistas, acrescentou.
Se forem bem-sucedidos, não será a primeira vez que os cientistas transformarão a ficção em realidade.
“O que é a ficção científica de hoje pode ser a realidade de amanhã”, disse Crassidis.
Publicado em 04/11/2023 06h39
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